[发明专利]一种计算电能和电能质量参数的专用集成电路

权利要求书

1.一种计算电能和电能质量参数的专用集成电路，其特征在于，包括：顶层专用电路和参数计算专用模块，所述参数计算专用模块包括电流电压有效值专用计算电路、电流电压均值专用计算电路、电流电压峰值专用计算电路、功率专用计算电路、基波频率专用计算电路、谐波专用计算电路，以及三相电能和功率因数专用计算电路中的至少一种；

所述顶层专用电路，与各专用计算电路电连接，用于根据参数计算指令调用相应的专用计算电路计算相应参数；

设置有与所述专用集成电路连接的测试模块，所述测试模块用于对所述专用集成电路进行性能测试；

所述顶层专用电路接收来自所述测试模块或主机的所述参数计算指令，同时将busy接口置位，之后对所述参数计算指令进行译码，从而决定指令类型以及指令计算类型所需的电流采样数据和/或电压采样数据的存储地址，然后根据所述指令计算类型对上述各专用计算电路进行使能并发出复位信号，并将所述顶层专用电路储存的电流采样数据和/或电压采样数据通过采样数据接口传输到所述专用计算电路中，所述专用计算电路在由所述测试模块或所述主机提供的外部时钟信号和复位信号的激励下，进行相应参数的计算，并将计算结果通过结果传输接口返回到所述顶层专用电路，存储于所述顶层专用电路的结果寄存器中，将busy接口复位开始读取下一条指令；

所述顶层专用电路在接收到指令后，首先对指令进行译码，得到指令类型和计算数据通道，如果指令有效，则检查该指令对应的参数是否已经计算过，如果计算过则直接返回接收下一条指令，否则进一步计算指令执行的依赖参数，在依赖参数计算完成后进入到该指令的运算模块，计算完成后将结果返回至所述顶层专用电路的结果寄存器中，并开始接收下一条指令。

2.根据权利要求1所述的计算电能和电能质量参数的专用集成电路，其特征在于，所述顶层专用电路用于：

存储电压电流采样数据，所述电压电流采样数据包括电力系统的电压采样数据和电流采样数据；

接收参数计算指令；

对所述参数计算指令进行译码；

根据译码后的参数计算指令调用相应的专用计算电路以及电压电流采样数据，所述电压电流采样数据用于计算所述相应参数。

3.根据权利要求1所述的计算电能和电能质量参数的专用集成电路，其特征在于，所述参数计算专用模块中涉及的加运算电路、减运算电路、乘运算电路、除运算电路均由XilinxIP核直接例化得到。

4.根据权利要求2所述的计算电能和电能质量参数的专用集成电路，其特征在于，所述电流电压有效值专用计算电路用于基于数乘的累加操作，根据电流采样数据计算电流有效值以及根据电压采样数据计算电压有效值；

所述电流电压均值专用计算电路用于基于数乘的累加操作，根据电流采样数据计算电流均值以及根据电压采样数据计算电压均值；

所述电流电压峰值专用计算电路用于比较操作，根据电流采样数据计算电流峰值以及根据电压采样数据计算电压峰值。

5.根据权利要求4所述的计算电能和电能质量参数的专用集成电路，其特征在于，所述电流电压有效值专用计算电路、电流电压均值专用计算电路、电流电压峰值专用计算电路能够进行并行计算。

6.根据权利要求5所述的计算电能和电能质量参数的专用集成电路，其特征在于，所述功率专用计算电路用于：

根据所述电压电流采样数据计算全波有功功率；

根据所述电流电压有效值专用计算电路输出的电压有效值和电流有效值计算全波视在功率；

根据所述全波有功功率和所述全波视在功率计算全波无功功率。

7.根据权利要求6所述的计算电能和电能质量参数的专用集成电路，其特征在于，电压有效值、电流有效值、电压均值、电流均值以及全波有功功率的计算采用准同步采样算法进行校正。

8.根据权利要求2所述的计算电能和电能质量参数的专用集成电路，其特征在于，所述基波频率专用计算电路用于根据所述电压电流采样数据确定基波频率。